典型黃酮類化合物改善胰島素抵抗研究進展*

郭勝男，張莉，吳深濤，劉弘毅

1天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，天津 300380；2天津河?xùn)|盛世眾康醫(yī)院中醫(yī)科；3云南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科

近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，全球2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）的患病人數(shù)呈爆炸式增長，據(jù)預(yù)測，全世界成年人（20～79歲）的糖尿病(diabetes mellitus，DM)患病率將達到6.4%，到2030年將增加到7.7%，達到4.39億成年人。2010—2030年，在發(fā)展中國家，成年人中DM患者人數(shù)增加了69%，發(fā)達國家增加了20%［1］。

胰島素抵抗（insulin resistance，IR）和胰島素分泌受損是T2DM發(fā)生、發(fā)展的病理生理基礎(chǔ)，導(dǎo)致IR的因素很多，如肥胖、高脂血癥、炎癥、氧化應(yīng)激增強、線粒體功能障礙和非酒精性脂肪肝（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）等。目前，臨床改善IR的藥物有噻唑烷二酮類和雙胍類，雖然能夠改善外周組織對胰島素的敏感性，但副作用大，會增加體質(zhì)量和導(dǎo)致水腫，嚴(yán)重者會增加骨折和心衰風(fēng)險，甚至危及生命。因此，尋找安全、有效、無毒副作用的改善IR的藥物成為研究者關(guān)注的重點。

目前生物醫(yī)學(xué)研究人員和臨床醫(yī)學(xué)工作者都在尋找維持正常血糖和改善胰島素敏感性的治療方法。中藥治療具有多層次、多途徑、多靶點和多環(huán)節(jié)等特點，在發(fā)病機制較復(fù)雜的代謝疾病的治療中有獨特優(yōu)勢。因此，越來越多的研究人員把目光聚集在純天然且毒副作用較小的中藥方面。

黃酮類化合物是一類廣泛存在于自然界植物和中草藥中的以2-苯基色原酮為基本母核的化合物，種類較多，主要分為黃酮、異黃酮、黃酮醇、黃烷酮、黃烷醇、查爾酮和花青素等。黃酮類化合物大部分與糖結(jié)合成苷類形式存在，也有少部分以游離形式存在［2］。近年來研究表明，黃酮類化合物具有抗氧化、抗癌、抗病毒、抗炎、降脂、降血糖和改善IR等生物學(xué)活性［3］。前期研究證實，番石榴葉總黃酮具有降低BALB/C小鼠血糖及改善其胰島素信號通路的作用［4］。黃酮類化合物中4種典型的化合物黃芩苷、黃芩素、槲皮素和蘆丁均可通過降糖、降脂、抗氧化、抗炎以及影響胰島素信號通路等多種途徑改善IR?，F(xiàn)就近年來4種典型黃酮類化合物改善IR的作用及機制綜述如下。

1 黃芩苷與IR

黃芩苷是從傳統(tǒng)中草藥黃芩中提取的重要黃酮類化合物，具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎、清熱解毒及調(diào)節(jié)免疫等作用［5-6］。近年來發(fā)現(xiàn)，黃芩苷具有降糖、降脂及改善代謝等的藥理作用［7-8］。

黃芩苷能通過抑制活性氧介導(dǎo)的損傷，防止線粒體膜極化損害，發(fā)揮抗DM活性，保護機體免受DM及其并發(fā)癥損害［9］；黃芩苷納米脂質(zhì)體能降低大鼠總空腹血糖、總膽固醇和甘油三酯［10］；XI等［5］研究發(fā)現(xiàn)黃芩苷能改善IR小鼠血脂紊亂，降低高血糖和空腹血清胰島素水平，從而改善糖耐量和胰島素耐量異常。

另有研究表明，黃芩苷降糖降脂作用可能與激活腺苷酸活化蛋白激酶有關(guān)［11］。劉婭群［12］研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷能改善2種T2DM小鼠的IR和胰島功能，促進肝臟和骨骼肌對胰島素的敏感性，刺激胰島素分泌，其機制可能與調(diào)節(jié)肝臟和骨骼肌AMPK/蛋白激酶B/糖原合成酶激酶-3信號通路有關(guān)；另一方面，黃芩苷能夠改善高脂飲食T2DM大鼠的IR，可能與其調(diào)節(jié)肝臟鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶/AMPK/乙酰輔酶A羧化酶通路和骨骼肌AMPK/ACC脂肪酸從頭合成通路有關(guān)。

細胞實驗研究表明，黃芩苷的體外降糖作用是通過影響葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白增加葡萄糖攝取，增加糖元合成進而加快糖的消耗從而改善肝臟的IR狀態(tài)［13-14］。另有體外研究表明：黃芩苷可增加BRL-3A細胞對葡萄糖的攝取利用，減輕脂質(zhì)代謝紊亂，從而改善IR，具體作用機制可能與其誘導(dǎo)細胞自噬有關(guān)［15］。動物實驗進一步證實，當(dāng)機體出現(xiàn)IR時，細胞自噬被抑制，而升高肥胖小鼠肝臟自噬水平后，IR能得到明顯改善，說明黃芩苷改善IR的機制與誘導(dǎo)自噬有關(guān)［16］。

白細胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）升高后增加IR，誘發(fā)肝細胞脂肪變性，促進炎癥發(fā)生［17］。黃芩苷能夠減少腫瘤壞死因子α、IL-1β、白細胞介素6（interleukin-6，IL-6）等炎性因子產(chǎn)生，其機制可能是通過增強谷胱甘肽和超氧化物歧化酶活性，進而減輕NAFLD模型大鼠的脂肪變性和炎癥反應(yīng)，發(fā)揮其通過抗炎改善IR的作用［18］。

研究發(fā)現(xiàn)過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferators-activated receptor-γ，PPAR-γ）是葛根芩連湯治療T2DM的靶點，可改善IR［14］，現(xiàn)代研究顯示黃芩苷是葛根芩連湯中的重要活性成分之一，可能通過此靶點改善IR［19］。

綜上所述，黃芩苷具有較好的改善細胞和實驗動物IR的作用，與其抗氧化、抗炎、降糖、降脂、誘導(dǎo)自噬及改善葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白等有關(guān)，研究主要集中在其對肝臟及骨骼肌IR的改善作用方面，對脂肪、胰腺及腸道等其他器官的影響研究較少，因此，應(yīng)進一步研究黃芩苷在其他器官改善IR的相關(guān)機制，為臨床抗糖尿病藥物的開發(fā)提供依據(jù)。

2 黃芩素與IR

黃芩素是我國傳統(tǒng)中藥黃芩中含量最高的黃酮類化合物之一。

研究表明，高脂飲食導(dǎo)致的肥胖大鼠，黃芩素可以降低其FBG，減少胰島β細胞凋亡，減輕胰島β細胞功能紊亂，改善葡萄糖耐受性和胰島素水平。同樣，黃芩素可以保護INS382/13細胞及人胰島的活力，促進其分泌功能［20-21］；另一方面，黃芩素還可通過下調(diào)血糖血脂改善T2DM SD大鼠的IR［22］。

黃芩素可通過抑制高糖誘導(dǎo)的細胞通路激活，下調(diào)其下游炎癥分子表達，減少成分堆積。提示黃芩素改善IR與抑制炎癥信號通路的激活密切相關(guān)［23］。進一步探究顯示，黃芩素對高脂引起的肝臟脂肪變性有保護作用，可能與它抑制高脂引起的游離脂肪酸、炎癥因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6）的大量釋放，促進具保護性的脂聯(lián)素合成、分泌有關(guān)［24］；另一方面與其調(diào)節(jié)血脂、肝脂質(zhì)、抑制脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生和提高機體清除自由基的能力相關(guān)［25］。還可能與最終抑制cleaved Caspase-3的表達有關(guān)［26］。

此外，黃芩素對營養(yǎng)性肥胖大鼠模型具有較好的減肥作用，并對營養(yǎng)飼料誘導(dǎo)的瘦素抵抗具有改善作用，進而增加胰島素作用靶器官的敏感性，改善IR［27］。另外，黃芩素可通過減少細胞因子信號傳導(dǎo)抑制因子的表達、增加胰島素受體底物1和AKT1的磷酸化水平、降低GSK3β的磷酸化水平和增加肝糖原水平來改善IR［28］。動物實驗表明［29］，富含黃芩素的黃芩-黃連藥對可通過調(diào)控MAPK/PI3K/AKT信號通路改善T2DM大鼠的葡萄糖和脂肪代謝，從而改善IR，可能是黃芩素改善代謝的機制之一。

總之，黃芩素一方面可通過降糖、降脂、保護胰島β細胞、提高靶器官對胰島素的敏感性來改善IR；另一方面主要通過調(diào)控MAPK/PI3K/AKT信號通路實現(xiàn)抗炎、抗氧化，降低IR指數(shù)。黃芩素對PPAR-γ、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及自噬等是否也有調(diào)控作用應(yīng)進一步研究確認(rèn)。此外，黃芩素對T2DM患者的療效及有效濃度和有效劑量還有待進一步研究。

3 槲皮素與IR

槲皮素是一種五羥基黃酮，存在于很多植物及中草藥的葉、花和果實中，如蘆薈，具有一定抗氧化、抗炎作用［30］，也可通過減少脂質(zhì)合成和抑制炎性因子釋放改善IR。

槲皮素可降低空腹高血糖和HOMA-IR指數(shù)，從而改善肝臟IR［31］。體外實驗表明，槲皮素可抑制脂多糖誘導(dǎo)小鼠RAW264.7細胞炎癥，其機制可能與調(diào)節(jié)toll樣受體4信號通路有關(guān)，進而抑制細胞炎性介質(zhì)、炎性細胞因子和趨化因子［32］。動物實驗發(fā)現(xiàn)，槲皮素能通過調(diào)控PI3K/AKT/NF-κB信號通路改善非酒精性脂肪性肝炎大鼠肝組織脂肪變性程度，減輕肝臟炎癥，改善肝臟IR。

此外，槲皮素還可通過增加肝臟脂聯(lián)素和脂聯(lián)素受體2表達改善肝臟功能、炎癥和血脂等，發(fā)揮其抗炎及調(diào)控脂質(zhì)代謝進而改善IR的作用［33］。

槲皮素主要是通過降糖、降脂及抗炎改善IR，但主要集中在體外實驗，有關(guān)這類物質(zhì)體內(nèi)活性的研究有限，體內(nèi)實驗也只針對肝臟的研究較多。因此，一方面要研究槲皮素如何在其他臟器（如脂肪、骨骼肌、胰腺等）改善IR，另一方面針對關(guān)鍵靶點進行體內(nèi)活性的研究是主要方向。

4 蘆丁與IR

蘆丁是橡黃素的一個配糖體，橡黃素屬黃酮類，蘆丁是典型的黃酮類化合物，廣泛存在于植物界，如槐米、蕎麥等藥用植物中，具有抗氧化、調(diào)節(jié)糖脂代謝及血管保護的作用，對炎癥亦有治療作用［34-35］。VEERAPUR等［36］研究表明富含蘆丁的桂皮提取物能夠改善鏈脲霉素誘導(dǎo)的DM大鼠IR狀況。

氧化應(yīng)激和炎癥可誘發(fā)IR［37］，是T2DM發(fā)病的主要機制。蘆丁主要通過抗氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)減輕IR，進而治療DM。

4.1 蘆丁抗氧化改善IR研究發(fā)現(xiàn)，翻白草總黃酮、蘆丁及其組合物有較好改善IR的能力，可能與其提高SOD、谷胱甘肽過氧化物酶活力，降低MDA含量有關(guān)［38］。中草藥的治療機制是多種治療機制共同發(fā)揮作用?；泵滋J丁不僅能增強T2DM小鼠的抗氧化能力，進而改善IR，還能降低DM小鼠血糖，改善小鼠體質(zhì)量下降趨勢，降低血清中TC、TG含量，抑制糖脂代謝紊亂［39］。

研究發(fā)現(xiàn)，蘆丁和二甲雙胍可降低丙二醛和炎癥因子水平，增加抗氧化酶過氧化氫酶、GPX和SOD活性，提示蘆丁具有與二甲雙胍相同的抗氧化應(yīng)激和抗炎作用［40-41］。王蘭等［39］發(fā)現(xiàn)蘆丁可提高T2DM大鼠體內(nèi)SOD活力，降低MDA含量，緩解氧化應(yīng)激。曲克蘆丁具有抗氧化作用，能清除由于氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生的過多自由基和超氧離子，有減弱氧化應(yīng)激的作用，同時還具有抗炎作用［42］，中藥的治療作用是多途徑、多靶點、多層次共同起效。

4.2 蘆丁抗炎改善IR蘆丁另一方面通過抑制炎癥子的釋放改善IR和治療DM。GAO等［43］研究表明蘆丁能改善高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠脂肪細胞炎性反應(yīng)、促進白色脂肪組織棕色化，從而改善IR。蘆丁可降低TNF-α蛋白表達。改善大鼠肝臟形態(tài)，表明蘆丁可通過減少炎癥因子的數(shù)量進而改善DM的病理狀態(tài)，具有一定抗炎作用。

4.3 其他途徑蘆丁除了通過抗氧化和抗炎改善IR外，還能影響胰島素信號通路、促進脂肪細胞分化和改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等多種途徑改善IR。楊靜博等［44］研究發(fā)現(xiàn)槐米蘆丁能夠調(diào)節(jié)糖尿病db/db小鼠的胰島素信號通路相關(guān)蛋白表達，減輕小鼠肝臟IR，可提高db/db小鼠糖耐量，同時強化葡萄糖代謝酶磷酸果糖激酶以及丙酮酸脫氫酶的活性，在此基礎(chǔ)上Akt（Ser 473）以及Akt（Thr 308）磷酸化水平升高，改善葡萄糖利用水平。Hsu等［45］研究提示在骨骼肌細胞中蘆丁能激活胰島素信號通路從而增加GLUT4對糖的攝取。

現(xiàn)有研究結(jié)果支持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是導(dǎo)致慢性代謝性疾病的重要機制之一［46］。運動聯(lián)合蘆丁干預(yù)能夠降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)識蛋白蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶和肌醇必需酶1α的表達，改善高脂飲食誘導(dǎo)的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶表達水平的升高，并能升高過氧化物酶體增殖物活化受體協(xié)同刺激因子1α表達水平，改善NAFLD引起的IR［47］。

體外實驗發(fā)現(xiàn)，蘆丁能促進3T3-L1前脂肪細胞分化，促進分化的脂肪細胞吸收葡萄糖［48］。動物實驗表明，蘆丁能改善高脂飼養(yǎng)SAMP8小鼠胰島素耐量受損狀況。且蘆丁干預(yù)能升高脂肪組織P-Aktser473和P-AMPK蛋白表達，可能是其改善IR的另一機制［49］。另有細胞實驗發(fā)現(xiàn)，蘆丁能降低脂肪變性HepG2細胞TG含量，在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上增加細胞內(nèi)PPAR-α表達，并且能抑制TG合成過程途徑中二酰基甘油酰基轉(zhuǎn)移酶的表達［50］。

以上體內(nèi)外實驗結(jié)果表明，蘆丁從不同層次、不同途徑、不同靶點來改善IR，如抗炎、抗氧化、影響胰島素信號通路以及改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等，但其對T2DM脂代謝的關(guān)鍵靶點過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)研究甚少，PPAR是DM脂代謝研究中的關(guān)鍵靶點，在參與體內(nèi)血糖平衡調(diào)節(jié)的同時，可促進脂肪細胞分化和脂肪生成，增加機體對胰島素的敏感性，是改善IR、治療T2DM的關(guān)鍵靶點，未來應(yīng)重點研究蘆丁對過氧化物酶體增殖物激活受體的調(diào)控作用。

5 總結(jié)及展望

IR及T2DM的發(fā)病機制尚未完全明確，其治療藥物的研發(fā)前景廣闊。黃酮類化合物具有明確的抗DM作用，其副作用低、來源廣泛、成分天然（部分可藥食兩用）以及多層次、多途徑、多靶點的藥理活性受到人們的青睞，這4種黃酮類化合物均具有改善IR及治療T2DM的作用，其主要通過降糖、降脂、抗炎、抗氧化、影響胰島素信號通路、改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等方式起作用。前期臨床研究及基礎(chǔ)研究（體內(nèi)和體外）證明化濁解毒方具有降糖降脂及改善IR的作用［51-52］，方中黃芩、黃連、柴胡等中草藥含有黃酮類化合物，如黃芩素、黃芩苷、槲皮素等，發(fā)揮改善IR和治療T2DM作用可能與其影響PPAR及二?；视王；D(zhuǎn)移酶2表達有關(guān)；而且該方對多氯聯(lián)苯暴露大鼠的IR具有改善作用［53］，具有解“環(huán)境污染之毒”的作用，可能也與黃酮類化合物的功效有關(guān)，具體機制正在研究中。

近年來，全球胰島素抵抗和T2DM人群龐大，本文綜述了國內(nèi)外典型黃酮類化合物改善IR的部分分子機制，在中醫(yī)理論指導(dǎo)下，可為臨床研究抗DM藥物提供思路和方向，為臨床實驗方案的設(shè)計提供支持，也為新藥研發(fā)提供證據(jù)支撐。改善IR的黃酮類化合物主要定位在胰島素增敏劑研發(fā)方面，但另一方面又要注意預(yù)防低血糖的問題。

目前，對于黃酮類化合物的研究多停留在細胞和動物實驗階段，有關(guān)臨床報道較少，轉(zhuǎn)化科研能力差，而如何利用現(xiàn)代藥物制備方法改善工藝，靶向精準(zhǔn)治療以提高療效，將是臨床試驗及應(yīng)用推廣的關(guān)鍵。因此，深入研究4種典型黃酮類化合物的藥理作用及作用機制對開發(fā)抗DM中藥復(fù)方或單體具有重要價值。